特表 2024-517105 金属の再溶解プラント及び金属の再溶解方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-04-19

(54)【発明の名称】金属の再溶解プラント及び金属の再溶解方法

(51)【国際特許分類】

   F27B 14/14 20060101AFI20240412BHJP

   F27D 11/02 20060101ALI20240412BHJP

   F27B 14/08 20060101ALI20240412BHJP

   C22B 9/16 20060101ALI20240412BHJP

   F27B 14/06 20060101ALI20240412BHJP

【ＦＩ】

F27B14/14

F27D11/02 A

F27B14/08

C22B9/16

F27B14/06

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023564046

(86)(22)【出願日】2022-03-17

(85)【翻訳文提出日】2023-10-18

(86)【国際出願番号】 EP2022057041

(87)【国際公開番号】W WO2022223208

(87)【国際公開日】2022-10-27

(31)【優先権主張番号】102021109823.8

(32)【優先日】2021-04-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】507332907

【氏名又は名称】アー エル デー ヴァキューム テクノロジーズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＡＬＤ Ｖａｃｕｕｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｏｔｔｏ－ｖｏｎ－Ｇｕｅｒｉｃｋｅ－Ｐｌａｔｚ １， ６３４５７ Ｈａｎａｕ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】110002675

【氏名又は名称】弁理士法人ドライト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ポポフ， イヴァイロ

(72)【発明者】

【氏名】リッペルト， ローター

(72)【発明者】

【氏名】レムケ， ステファン

(72)【発明者】

【氏名】キルツァー， トーマス

【テーマコード（参考）】

4K001

4K046

4K063

【Ｆターム（参考）】

4K001BA23

4K001FA10

4K046AA02

4K046BA01

4K046BA02

4K046CC01

4K046CD03

4K046CD13

4K046DA00

4K046EA02

4K063AA04

4K063AA12

4K063BA02

4K063BA03

4K063CA06

4K063FA07

4K063FA18

4K063FA23

4K063FA25

4K063FA27

(57)【要約】

本発明は、例えば真空アーク再溶解炉（ＶＬＢＯ／ＶＡＲ）やエレクトロスラグ再溶解プラント（ＥＳＵ／ＥＳＲ）など、１つまたは複数の溶解サイトを有し、門型構造を有する再溶解プラントに関する。プラントは対称的な力分布と常に低い構造高さを備えている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ほとんどの部分が再溶解プラントの基礎の地下に配置され、それぞれるつぼ（２）を備える１つまたは複数の溶解サイト（１）と、
第１の垂直柱（４）および第２の垂直柱（４）を備え、前記第１の垂直柱（４）および前記第２の垂直柱（４）は、それらの上端で水平の接続フレーム（９）の２つの対向する側部に接続されており２つのブラケット（１０）で形成された少なくとも１つのさらなるフレームをそれらの高さに沿って備える炉門（３）であって、前記第１の垂直柱（４）が回転可能に前記基礎に接続され、前記第２の垂直柱（４）の下端に駆動装置（５）および少なくとも１つの車輪（６）が設けられており前記第２の垂直柱（４）が湾曲したレール上を移動でき、それによって前記１つまたは複数の溶解サイト（１）上で旋回運動を行うことができる炉門（３）と、
下側が開いており前記２つのブラケット（１０）によって形成された前記フレーム内で垂直に移動することができる一体型の炉室（１１）と、
前記接続フレーム（９）の側部に配置され前記垂直柱（４）に接続されていない開口部（２１）と、
前記ブラケット（１０）に設けられ前記炉室（１１）を垂直に固定することができる複数のロック要素（２３）と、
天秤（１２）であって、その下側が前記炉室（１１）の上側に接続されている天秤（１２）と、
可変長の２つの柱（１７）、それらの下端に取付けられた下部プレート（１５）、およびそれらの上端に取付けられた上部プレート（１８）を備え、前記下部プレート（１５）は、前記天秤（１２）に接続されており、前記上部プレート（１８）は、前記接続フレーム（９）の前記開口部（２１）に係合しその中で垂直に移動できる、電極ロッド支持構造（１６）と、
前記下部プレート（１５）と前記上部プレート（１８）を貫通しており、前記上部プレート（１８）に固定された同軸の電極ロッド駆動装置（２０）を備える電極ロッド（１９）であって、前記電極ロッド（１９）は、外管と、その中で移動可能な内管と、前記内管内に配置されたスピンドルとを備え、前記電極ロッド駆動装置（２０）は、前記電極ロッド（１９）の内部で前記スピンドルを駆動する、電極ロッド（１９）と、を備える、
金属の再溶解プラント。

【請求項2】

前記第１の垂直柱（４）と前記基礎との回転運動可能な接続は、大径旋回リングベアリング（７）によって実現されていることを特徴とする、請求項１に記載の再溶解プラント。

【請求項3】

前記天秤（１２）は、２つの秤量セル（１４）上のジンバルフレーム（１３）として設計されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の再溶解プラント。

【請求項4】

前記上部プレート（１８）は、互いに直交して配置された２つの水平作動駆動装置（２２）を介して前記接続フレーム（９）に接続されていることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の再溶解プラント。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか一項に記載の再溶解プラントで金属を再溶解する再溶解方法であって、
ａ）前記溶解サイト（１）の１つの上に前記炉門（３）を配置するステップと、
ｂ）前記電極ロッド支持構造体（１６）の可変長の前記２つの柱（１７）を後退させ、前記上部プレート（１８）が前記接続フレーム（９）の前記開口部（２１）の下縁に支持されるようにし、
前記ブラケット（１０）上の前記ロック要素（２３）をロックし、
前記開口部（２１）の高さよりも短い長さだけ可変長の前記２つの柱（１７）を伸ばし、それによって、前記上部プレート（１８）が前記開口部（２１）の前記下縁でもはや支持されないようにするとともに前記炉室（１１）が前記ロック要素（２３）上に載るようにすることによって、
前記炉室（１１）を持ち上げ位置に持ち上げるステップと、
ｃ）再溶解される金属からなる電極を電極ロッド（１９）に固定するステップと、
ｄ）前記電極ロッド支持構造体（１６）の可変長の前記２つの柱（１７）を、前記接続フレーム（９）の前記開口部（２１）の高さよりも短い長さだけ後退させ、それによって、前記上部プレート（１８）が再び前記開口部（２１）の前記下縁で支持され、前記炉室（４）はもはや前記ブラケット（１０）の前記ロック要素（２３）に載っていないようにし、
前記ブラケット（１０）上の前記ロック要素（２３）のロックを解除し、
前記炉室（４）がるつぼ（２）上に載るまで、可変長の前記２つの柱（１７）を延ばすことによって、
前記炉室（１１）をるつぼ（２）上に配置するステップと、
ｅ）可変長の前記２つの柱（１７）を、前記接続フレーム（９）の前記開口部（２１）の高さよりも短い長さだけ延ばし、それによって、前記上部プレート（１８）がもはや前記開口部（２１）の下縁で支持されないようにするとともに、可変長の前記２つの柱（１７）を拘束するステップと、
ｆ）電圧の印加下で前記電極を再溶解するとともに前記電極ロッド（１９）を延ばして前記電極を再配置するステップと、
ｇ）ステップｂ）を繰り返して前記るつぼ（２）を開け、再溶解した金属を除去するステップと、を備える、
再溶解方法。

【請求項6】

ステップｃ）において、前記電極ロッド（１９）にクランプされた、再溶解される金属からなる電極が、前記水平作動駆動装置（２２）によって前記炉室（１１）内の中心に位置決めされることを特徴とする、請求項５に記載の再溶解方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば真空アーク再溶解炉（ＶＬＢＯ／ＶＡＲ）やエレクトロスラグ再溶解プラント（ＥＳＵ／ＥＳＲ）など、１つまたは複数の溶解サイトを有し、門型構造を有する金属の再溶解プラントに関する。プラントは対称的な力分布と常に低い構造高さを備えている。

【背景技術】

【0002】

従来技術から、金属を再溶解するための多様な方法およびプラントが知られている。これらには、例えば、真空アーク再溶解炉（ＶＬＢＯ／ＶＡＲ）やエレクトロスラグ再溶解プラント（ＥＳＵまたはＥＳＲ）が含まれる。好ましくは、これらは、例えば工具鋼、ニッケル基合金、チタン、ジルコニウムなどのさまざまな金属の反応性または非反応性材料を再溶解および精製するための特殊な冶金で使用される。この結果として生じる材料の品質に対する高い要求を満たすことができるため、再溶解技術の開発の過去数十年間、これらのプラントは完全に密閉された、ほぼ常に真空、さらには真空および耐圧の骨材として利用されてきた。

【0003】

実質的に、それらは１つまたはいくつかの（ほとんどの場合は２つの）溶解サイトと、門または自立柱の形をした耐荷重構造およびその上でガイドされる垂直方向に移動可能な電極ロッドと、真空容器または圧力容器として設計されてもよい天秤および炉室と、で構成される。それぞれの駆動装置を介して、プラントを開閉して、プラントで溶解する必要がある電極を挿入し、溶解後に電極から製造されるブロックをプラントから持ち上げることができる。

【0004】

プラントは耐荷重構造として自立柱を備えているが、機能に関連する要素（電極ロッド、天秤、および炉室）が片側アームの柱に横方向に固定されており、したがって、非対称な力が耐荷重構造に作用し、その結果、構造全体に非常に高い曲げモーメントが発生するという欠点がある。多くの場合、曲げモーメントは主に柱の基礎に作用する。このコンセプトの場合、横に配置され耐荷重柱に固定された電極ロッドも、電極ロッド駆動装置によって動かされる。まさにこの設計は、プラントの上記の欠点を増長する。ただし、この構造タイプのプラントは、重要な特性も提供する。しっかりした構造であれば、プラントの高さを変えることなくプラントの開閉が可能になる。したがって、全高は一定のままである。

【0005】

一方、プラントは、耐荷重構造として門を使用しているため、開閉時に高さが変化するという欠点がある。開放中に、プラントの高さが大幅に増加することがよくある。この欠点により、多くの場合、そのようなプラントは非常に高い工場作業室にしか設置できないという事実が生じ、その結果、プラントおよびその周辺の設置物に多額の投資コストがかかることになる。このプラントコンセプトの利点は、力が対称的に分散されることである。機能要素（電極ロッド、天秤、および炉室）は、門を形成する両方の柱に対称的に垂直方向に移動可能な方法で固定される。したがって、このプラントコンセプトの場合、耐荷重構造に生じる力も対称的である。通常、基礎にも曲げモーメントは発生しない。

【0006】

従来技術から知られているさらなる構造は、プラントの機能要素が対称的に配置されている門と、非常に高い上部を備えた溶解るつぼを含む溶解サイトと、から構成される。るつぼの上部が高いと、炉室の高さが最小限に抑えられ、プラントの開放に必要な炉室の持ち上げが最小限に抑えられるため、プラントの開放中のプラントの高さだけが最小限、増加する。このプラントコンセプトの欠点は、るつぼの長い上部（スペーサまたは中間ピースと呼ばれることが多い）がるつぼとチャンバの間のもう１つの境界面であり、これが全体の取り扱い、そして何よりもまずプラントの気密性に悪影響を与えることである。

【0007】

従来技術から知られているさらなるプラントコンセプトは、門の使用に基づいており、その上に天秤と電極ロッドが取り付けられ、その下に、２つの半シェルと、電極ロッドのためのダクトを備えたフードと、から構成される垂直に分割された保護ガス装置が吊り下げられている。このプラントコンセプトには、同軸上に駆動される電極ロッドが含まれており、その上端に電極ロッド駆動装置が固定されており、電極ロッド駆動装置は、下の天秤の上で電極ロッド自体に対して対称的に配置された２本の耐荷重柱を介して支持されており、一方、天秤は、門に順番に固定される。電極ロッドは、電極ロッドダクトを通り、フードを通って２つの半シェルで形成される溶解室に突入する。このコンセプトの大きな欠点は、まさに３つの部分からなる保護ガス装置である。実際には、真空または耐圧を十分に高めることはできない。

【0008】

例えば、中国特許出願公開第１０２７０３７２５号明細書から、３０～１２０ｔの重量を有する単一電極用のエレクトロスラグ再溶解炉が知られている。そこで開示されている解決策は、一般的な耐荷重柱アームの場合、そのような重い重量物が固定されている場合に通常生じる問題に対処するものである。そのために、水平フレーム状の構造を使用することが提案され、この構造は、一方側に曲線レール上を走行する一の駆動輪と一の自在車輪の組を備え、他方側に回転基礎上の回転プレートを介して固定されている。この上に塔状の門型構造が設置され、その中に電極ロッド固定具と炉室が配置される。門の上部では、回転基礎の側にある門フレームが、旋回可能な別の支柱アームによって依然として支持されている。複雑な塔構造は全体として、ローディング位置と溶解位置の間で回転基礎を介して一方側から他方側に旋回する。このような門型構造の場合にはよくあることだが、電極ロッド固定具を持ち上げている間、プラントの高さは増加する。さらに、電極ロッドと炉室固定具は、自由にぶら下がっているため、旋回中にかなりの力がかかる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を克服することである。特に、１つまたは複数の溶解サイトを備え、開閉中にプラントのコンパクトな高さが一定に保たれ、耐荷重構造に作用するすべての力が中心に対称に発生する、金属用の一般的な再溶解プラントを提供することが目的である。さらに、プラントの良好な圧力と真空気密性を可能にする設計にすることも目的である。

【課題を解決するための手段】

【0010】

この目的は、独立請求項による金属の再溶解プラントおよびその運転方法によって解決される。好ましい設計の変形は、従属請求項の主題である。

【0011】

本発明によれば、金属の再溶解プラントは、
ほとんどの部分が再溶解プラントの基礎の地下に配置され、それぞれるつぼ（２）を備える１つまたは複数の溶解サイト（１）と、
第１および第２の垂直柱（４）を備え、前記第１および第２の垂直柱（４）は、それらの上端で水平の接続フレーム（９）の２つの対向する側部に接続されており２つのブラケット（１０）で形成された少なくとも１つのさらなるフレームをそれらの高さに沿って備える炉門（３）であって、前記第１の垂直柱（４）が回転可能に前記基礎に接続され、前記第２の垂直柱（４）の下端に駆動装置（５）および少なくとも１つの車輪（６）が設けられており前記第２の垂直柱（４）が湾曲したレール上を移動でき、それによって前記１つまたは複数の溶解サイト（１）上で旋回運動を行うことができる炉門（３）と、
下側が開いており前記２つのブラケット（１０）によって形成された前記フレーム内で垂直に移動することができる一体型の炉室（１１）と、
前記接続フレーム（９）の側部に配置され前記垂直柱（４）に接続されていない開口部（２１）と、
前記ブラケット（１０）に設けられ前記炉室（１１）を垂直に固定することができる複数のロック要素（２３）と、
天秤（１２）であって、その下側が前記炉室（１１）の上側に接続されている天秤（１２）と、
可変長の２つの柱（１７）、それらの下端に取付けられた下部プレート（１５）、およびそれらの上端に取付けられた上部プレート（１８）を備え、前記下部プレート（１５）は、前記天秤（１２）に接続されており、前記上部プレート（１８）は、前記接続フレーム（９）の前記開口部（２１）に係合しその中で垂直に移動できる、電極ロッド支持構造（１６）と、
前記下部プレート（１５）と前記上部プレート（１８）を貫通しており、前記上部プレート（１８）に固定された同軸の電極ロッド駆動装置（２０）を備える電極ロッド（１９）であって、前記電極ロッド（１９）は、外管と、その中で移動可能な内管と、前記内管内に配置されたスピンドルとを備え、電極ロッド駆動装置（２０）は、前記電極ロッド（１９）の内部で前記スピンドルを駆動する、電極ロッド（１９）と、を備える。

【0012】

本発明による再溶解プラントの本質的な利点は、気密性および真空気密性を有するように設計できる一体型炉室が使用されるという事実である。従来技術のプラントの場合に低い構造高さを達成するために、炉室は、垂直方向に２つの半シェルに分割されるか、または水平方向に２つのチャンバシェルリングに分割される。しかしながら、ここでは、半シェル構造が実際に気密または真空気密の状態をもたらすことは決してない。また、水平に分割すると、下部チャンバ部分を複数回製造し、金型サイズごとに個別に固定する必要があるため、取り扱いがより面倒になり、コストが高くなる。

【0013】

本発明によるプラントの再溶解の場合、プラントの基礎に１つまたは複数の溶解サイトを設けることができる。主に、それらは地下に配置されており、作業室の必要な高さはすでに最小限に抑えられている。それらは、５０％を超える、６０％を超える、７０％を超える、８０％を超える、９０％を超える、または９５％を超える範囲で地下に配置され得る。好ましくは、それらは完全に地下に配置される。この場合、炉室は、それに応じて設計された下端を備え、完全に地下に位置する溶解サイトとの接続を可能にする。

【0014】

各溶解サイトは溶解るつぼを備えており、その中で、ＥＳＵまたはＶＬＢＯ法のいずれかに従って実現できる溶解プロセスが行われる。互いに平行に配置された２つの垂直柱からなる炉門は、旋回できるようにプラント基礎に固定されている。両方の柱のうちの第１の柱は、回転できるように基礎に固定されており、反対側の第２の柱は、その下端に、基礎の曲線レールに支持された１つまたは複数の車輪を備えた駆動装置を備えている。したがって、溶解サイトも、門の回転軸の周りの円形経路上に、すなわち、門の旋回中の中心軸が門の中心軸と同心円状に重なるように配置される。

【0015】

本出願の文脈において、「柱」という用語は、耐荷重構造要素の基本的に円筒形に限定されるものではなく、直径に対する高さの比率が高い他の形、特に直方体要素、Ｔ桁、または二重Ｔ桁の形をも含むことは明らかである。また、この用語は、巨大な物体に限定されるものではなく、必要な静的耐荷重機能を満たす構造を備えるのに依然として適している限り、中空の物体、透かし彫り構造、および格子構造も含まれる。

【0016】

第１の垂直柱と基礎との回転運動可能な接続が、大径旋回リングベアリングによって実現される場合、非常に好ましい。これらの摩耗防止用ベアリングは、原則として、任意の適切な形式のボールベアリングまたはボーラーベアリングを備える。例えば、これらは、ボールベアリング、シリンダローラーベアリング、またはテーパーローラーベアリングであってもよい。好ましくは、ボールベアリングが使用される。このようにして、重い炉室と電極の場合でも、門の低摩擦の滑らかな旋回運動を達成することができる。

【0017】

垂直柱はその上端で接続フレームによって互いに接続されており、垂直柱は、それらの高さに沿って、２つのブラケットを介して少なくとももう一度接続されており、門の高さのほぼ中央にさらに閉じたフレームを形成している。門の高さの中央について言及する場合、この出願の文脈では、これは門の高さの３０％～７０％の高さ範囲を意味することがある。高さの範囲は、３５％～６５％、４０％～６０％、または４５％～５５％であってもよい。中央は、門の高さの少なくとも３０％、３５％、４０％、または４５％であってもよい。中央は、門の高さの最大７０％、６５％、６０％、または５５％であってもよい。

【0018】

ブラケットによって形成されるフレーム内の両方の垂直柱の間に、下側が開いている一体型の炉室が設けられ、その上に天秤が載せられる。特に、一体型の炉室は、長いるつぼの上部やスペーサを備えないため、漏れが発生する可能性のある領域が最小限に抑えられる。

【0019】

天秤は、２つの秤量セル上のジンバルフレームとして設計されることが好ましい。したがって、一方では、溶解プロセス中の連続計量機能が許容されているため、溶解する必要がある電極の重量を監視することができる。他方、ジンバル機能により、電極ロッドを傾けることによって溶解るつぼ内の電極の位置合わせが可能になり、天秤にぶら下がった炉室と電極ロッドにぶら下がった電極の両方が垂直に保持される。

【0020】

天秤の上には、フレーム状の電極ロッド支持構造体の下部プレートが固定されている。この電極ロッド支持構造体は、順に、可変長の２つの垂直柱と、電極ロッド内のスピンドル用の電極ロッド駆動装置が固定されている上部プレートと、から構成されている。ここで、下部プレートは、可変長の柱によって駆動され、ダクトを備える電極ロッドに沿って垂直に移動することができる。したがって、電極ロッドの長さを超えて高さを変更する必要なく、炉室を持ち上げることが可能である。電極ロッド駆動装置を備えた上部プレートは、接続フレームを形成している桁の２つの横方向の開口部に取り付けられており、上方へのリフトオフに対して固定され、下方への最小限の移動の場合には、これらの開口部の下縁上に載る。

【0021】

電極ロッドは、外側管を備えており、外管は、電極ロッドの全体の高さを表し、電極の長さおよび炉室の高さに適合する。その内部を移動可能な内管は、その内部に配置されたスピンドルにより伸縮することができ、望遠鏡のような機能を実現することができる。そして、内管の下端には、電極の固定具が固定されている。したがって、プラントの高さの増加をもたらす垂直方向の移動を行わずに、電極ロッドに固定されている電極をるつぼ内に降ろしたり、および／または新しい電極をその上に固定できるように固定具をある程度持ち上げたりすることが可能である。また、炉室は、天秤および下部プレートとともに、電極ロッドに沿って可変長の柱を介して持ち上げられ、炉を開閉できるようになる。このため、上部の炉室には真空気密ブッシングが装備されている。プラントのこの二重望遠鏡のような機能により、従来技術のプラントの場合、通常はプラントのシルエットの外側にあるすべての移動経路がその内部に入り、その結果、どのような動作状態でもプラントの高さは同じままとなる。

【0022】

好ましい設計変形例では、上部プレートは、互いに直角に配置された２つの水平に作動する駆動装置を介してフレームに接続される。それらは、上部プレートが変位することを介してるつぼ内の電極の調整を許容する。駆動装置は、例えば、電気機械シリンダの設計、または流体が供給されるシリンダの設計を有していてもよい。一方または他方の駆動装置を作動させることにより、上部プレートが変位し、したがって電極ロッドが傾斜し、その下端が下部プレートを貫通し、天秤のジンバルフレームを介して移動可能に取り付けられる。したがって、上で説明したように、それにぶら下がっている電極は金型の中心にある。

【0023】

電極ロッド支持構造体の可変長の垂直柱は、駆動される望遠鏡状構造として提供され得る。これは、例えば、油圧シリンダまたはラックアンドピニオン構造として実現することができる。油圧シリンダである場合、非常に好ましい。可変長の柱は、再溶解プロセス中の望ましくない長さの変化を防止するブロッキング機能を備えることが好ましい。

【0024】

垂直柱を接続する両方のブラケットには、炉室が持ち上げられたときに炉室を支持するために機能する複数のロック要素が取付けられている。ロック要素は、例えば、ボルトまたはシリンダの設計を有し、炉室内のそれぞれの開口部に移動させてそれを高さ方向に固定したり、その下端の接触面として機能したりすることができる。ロック要素の数は、その負荷容量と、耐えなければならない電極ロッド固定具および電極を備えた垂直移動可能な炉構造の重量によって決まる。

【0025】

先行する請求項のいずれか一項に記載の本発明による再溶解プラントにおいて本発明による金属を再溶解する方法は、
ａ）前記溶解サイト（１）の１つの上に前記炉門（３）を配置するステップと、
ｂ）前記電極ロッド支持構造体（１６）の可変長の前記２つの柱（１７）を後退させ、前記上部プレート（１８）が前記接続フレーム（９）の前記開口部（２１）の下縁に支持されるようにし、
前記ブラケット（１０）上の前記ロック要素（２３）をロックし、
前記開口部（２１）の高さよりも短い長さだけ可変長の前記２つの柱（１７）を伸ばし、それによって、前記上部プレート（１８）が前記開口部（２１）の前記下縁でもはや支持されないようにするとともに前記炉室（１１）が前記ロック要素（２３）上に載るようにすることによって、
前記炉室（１１）を持ち上げ位置に持ち上げるステップと、
ｃ）再溶解される金属からなる電極を電極ロッド（１９）に固定するステップと、
ｄ）前記電極ロッド支持構造体（１６）の可変長の前記２つの柱（１７）を、前記接続フレーム（９）の前記開口部（２１）の高さよりも短い長さだけ後退させ、それによって、前記上部プレート（１８）が再び前記開口部（２１）の前記下縁で支持され、前記炉室（４）はもはや前記ブラケット（１０）の前記ロック要素（２３）に載っていないようにし、
前記ブラケット（１０）上の前記ロック要素（２３）のロックを解除し、
前記炉室（４）がるつぼ（２）上に載るまで、可変長の前記２つの柱（１７）を延ばすことによって、
前記炉室（１１）をるつぼ（２）上に配置するステップと、
ｅ）可変長の前記２つの柱（１７）を、前記接続フレーム（９）の前記開口部（２１）の高さよりも短い長さだけ延ばし、それによって、前記上部プレート（１８）がもはや前記開口部（２１）の下縁で支持されないようにするとともに、可変長の前記２つの柱（１７）を拘束するステップと、
ｆ）電圧の印加下で前記電極を再溶解するとともに前記電極ロッド（１９）を延ばして前記電極を再配置するステップと、
ｇ）ステップｂ）を繰り返して前記るつぼ（２）を開け、再溶解した金属を除去するステップと、を備える。

【0026】

ステップｃ）において、電極ロッドにクランプされた再溶解される金属からなる電極が、水平作動駆動装置によって炉室内の中心に位置決めされることが非常に好ましい。

【0027】

以下、本発明の再溶解プラントの使用方法を例示的に説明する。

【0028】

生産性の向上を理由に、再溶解プラントは通常、２つの溶解サイトで建設される。この構造タイプでは、両方の溶解サイトで従業員が並行して作業することができ、一方の溶解サイトで溶解プロセスが実行され、別の溶解サイトで次の溶解の準備が行われる。別の溶解サイトでの溶解の準備作業には、るつぼの交換のほかに、再溶解される次の電極の挿入、およびＥＳＵ法の場合にはスラグの充填も含まれる。さらに、任意選択で、電極が位置合わせされる。したがって、これと同様に、本発明による方法も設計される。炉門は、例えば２つの溶解サイトのうちの１つの上に位置し、炉室は、再溶解される通常のようにるつぼに挿入された新しい電極の上の持ち上げられた位置にある。この例では油圧シリンダである電極ロッド支持構造体の可変長の柱が後退し、シリンダボルトの形態のロック要素が伸長して、炉室がそれらによって支持される。

【0029】

電極の高さまで伸びた電極ロッドのクランプ機構が開き、再溶解される電極のスタブがクランプされる。続いて、電極ロッドを後退させることにより、電極をわずかに持ち上げる。したがって、電極は電極ロッドでクランプされて吊り下げられ、また、電極ロッドは天秤で支持され、さらに天秤は炉室に固定される。上部プレートを接続フレームに接続する両方の水平駆動装置は、天秤のジンバルフレームの両軸に対して傾斜することにより電極が炉室内、したがって溶解サイトのるつぼの中心にも位置するように作動し、来たる溶解に備える。

【0030】

続いて、電極ロッド支持構造体の両方の油圧シリンダが後退し、電極ロッド支持構造体の上部プレートが接続フレームの開口部の下縁に支持され、炉室がロック要素から持ち上げられて外される。次に、アンロードされたロック要素が後退する。したがって、炉室の下方への移動は自由であり、電極ロッド支持構造体の油圧シリンダを伸ばすことにより、炉室はるつぼ上にしっかりと配置される。炉室、天秤、電極がクランプされている電極ロッド、およびチャンバ下方移動中の電極ロッド駆動装置の全重量は、接続フレームの中心に掛かるため、両方の門柱に対称的に配分される。ここでは、基礎には垂直方向の圧縮力のみが発生し、すべての建設要素には曲げモーメントが発生しない。

【0031】

炉室がるつぼ上に配置されると、電極ロッド支持構造体の上部プレートが接続フレームの開口部の下縁から持ち上げられ、炉室、天秤、クランプされた電極を備えた電極ロッド、および電極ロッド駆動装置の重量が溶解サイトに伝達される程度まで、電極ロッド支持構造体の２つの油圧シリンダは伸ばされる。この状態では、電極ロッド支持構造体の油圧シリンダが油圧的にブロックされ、溶解を開始できる。

【0032】

再溶解レシピに従って電極ロッドを伸ばすことにより、電極はるつぼ内にゆっくりと堆積され、再溶解される。溶解が完了すると、最初に電極ロッドが後退し、続いて電極ロッド支持構造体の油圧シリンダもまた、それらがまず上部プレートを接続フレームの開口部の下縁に置き、電極ロッドに沿って垂直上方に続いて天秤と共に炉室を持ち上げる程度まで、後退する。炉室が最も高い位置に達すると、ロック要素が伸長され、電極ロッド支持構造体の油圧シリンダの動きが逆転する。炉室が再び伸長されたロック要素上に配置されるまで、それらは非常に長く延びている。開放プロセス中および溶解中に発生するすべての力は、プラントの耐荷重構造または溶解サイトに常に中心的かつ対称的に作用するため、プラントの基礎にも構造にも作用せず、曲げモーメントが生じる。

【0033】

炉室を電極ロッドに沿って垂直に持ち上げ、電極ロッド支持構造体の柱の長さを変えることにより、プラントの高さのあらゆるマイナスの変化がなくプラントの適切な開閉が保証される。プラントの「成長」はなく、その高さは、電極の長さと必要な電極ロッドの持ち上げに合わせて最適に調整される。上部プレートを接続フレームの開口部に配置／載せ、それを持ち上げることにより、プラントの開閉モードで接続フレームを介して炉門が炉室、天秤、電極ロッド支持構造体、電極ロッド、および自由に吊り下げられている電極の重量を支えることができ、溶解モードでは、炉が閉じているとき、電極ロッド支持構造体、電極ロッド、および電極の重量が天秤に負荷され、したがって、溶解プロセス中に電極の重量を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】溶解中の閉鎖状態にあるＥＳＵ法による本発明による再溶解プラントの斜視図である。

【図2】溶解中の閉鎖状態にあるＶＬＢＯ法による本発明による再溶解プラントの斜視図である。

【図3】溶解前の開放状態にある図１の再溶解プラントの断面図である。

【図4】ジンバルフレームを備えた天秤の斜視図である。

【図5】電極ロッド支持構造体の上部プレートを備えた接続フレームの斜視図である。

【図6】電極ロッド支持構造体の上部プレートを備えた接続フレームの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0035】

これらの図は、本発明の一例として好ましい設計の変形例を示しているだけである。したがって、それらは限定的なものとして解釈されるべきではない。特に、それらは機能の有用な組合わせを示すが、単独で使用することも、他の組合わせで使用することもできる。

【0036】

図１は、溶解中の閉鎖状態にあるＥＳＵ法による本発明による再溶解プラントの斜視図を示す。示されるこの例では、再溶解プラントは２つの溶解サイト（１）を備える。溶解サイト（１）は、プラントの基礎に設けられる。溶解サイト（１）には、溶解るつぼ（２）が含まれており、そこで溶解プロセスが行われる。互いに平行に配置された２本の垂直柱（４）からなる炉門（３）が、プラントの基礎に回転可能に固定されている。

【0037】

両方の垂直柱（４）の１つは、大径旋回リングベアリング（７）を介して回転可能に基礎に固定されており、反対側の垂直柱（４）は、その下端に、基礎上の湾曲したレール （８）上に載る車輪（６）を備えた駆動装置（５）を備えている。垂直柱（４）は上端で長方形の接続フレーム（９）によって互いに接続されている。さらに、門高さの約４０％で、垂直柱（４）が２つのブラケット（１０）を介して再び接続され、さらに閉じたフレームを形成する。

【0038】

ブラケット（１０）によって形成されるフレーム内の両方の垂直柱（４）の間に、下側が開いた一体型の炉室（１１）が設けられ、その上に天秤（１２）が載る。２つの秤量セル（１４）上のジンバルフレーム（１３）として設計された天秤（１２）上に、フレーム状の電極ロッド支持構造体（１６）の下部プレート（１５）が固定されている。この電極ロッド支持構造体（１６）は、また、可変長の２つの垂直柱（１７）と上部プレート（１８）で構成され、その上に電極ロッド（１９）を備えた電極ロッド駆動装置（２０）が固定されている。ここで、電極ロッド支持構造体（１６）の可変長の垂直柱（１７）は、油圧シリンダの形態の駆動望遠鏡状構造体として提供される。電極ロッド駆動装置（２０）を備えた上部プレート（１８）は、接続フレーム（９）を形成する桁の２つの横方向開口部（２１）に取り付けられ、上方への持ち上がりから保護され、下方への移動が最小限の場合、これらの開口部（２１）の下縁に載る。

【0039】

さらに、上部プレート（１８）は、フレーム（９）の桁と互いに直交して配置された２つの水平作動駆動装置（２２）を介して接続されている。図１の表示では、第２の駆動装置（２２）は部分的にしか見えないが、これは、見る方向において、電極ロッド駆動装置（２０）の後ろに配置されているためである。垂直柱（４）を接続する両方のブラケット（１０）には、ロック要素（２３）としての円筒形ボルトが取り付けられており、炉室（１１）が持ち上げられたときに炉室（１１）を支持するのに役立つ。

【0040】

図２は、溶解中の閉鎖状態にあるＶＬＢＯ法による本発明による再溶解プラントの斜視図を示す。このプラントの場合、プラント上部セクション全体は、図１のＥＳＵ法によるプラントと同一である。溶解サイト（１）のみが異なり、これはＶＬＢＯ法用に対応して設計されている。図２では、溶解サイト（１）の１つのみが示されている。

【0041】

図３は、溶解前の開放状態にある図１の再溶解プラントの断面図を示す。この断面は、プラントの中心を正確に通って垂直に伸びる。電極ロッド支持構造体（１６）の２本の可変長の垂直柱（１７）は、後退している。炉室（１１）は、上部位置に吊り下げられ、ロック要素（２３）を用いて固定される。ここで、炉室（１１）の下縁は、ブラケット（１０）の高さよりも少し低い位置にある。るつぼ（２）には、再溶解される新しい電極（２４）がすでに挿入されており、次に電極ロッドクランプ（２６）にそのスタブ（２５）と共にクランプされる。内部にスピンドルを備えた電極ロッド（１９）の二重管構造がよくわかる。このスピンドルを介して、電極ロッドクランプ（２６）は、スタブ（２５）を掴むことができる程度まで下降する。続いて、電極ロッド（１９）が再び後退し、電極（２４）は自由に垂れ下がって調整できるようになる。

【0042】

また、この位置では、上部プレート（１８）が接続フレーム（９）の桁の横方向の開口部（２１）の下縁上に載っていることが分かる。

【0043】

図４は、再溶解プラントのジンバルフレーム（１３）が閉鎖溶解位置にある状態の天秤（１２）の斜視図を示す。この詳細断面図では、電極ロッド（１９）が上部プレート（１５）と真空気密ブッシュ（２７）を貫通して炉室（１１）に入る様子がわかる。下部プレート（１５）は、ジョイント（２８）を介して天秤（１２）のジンバルフレーム（１３）に接続されている。ジンバルフレーム（１３）の第２の関節方向は、秤量セル（１４）を形成する。可変長の柱（１７）を後退させる際、真空気密ブッシュを備えた炉室（１１）は、下部プレート（１５）にガイドされて電極ロッド（１９）上を上方にスライドする。るつぼ（２）内で電極（２４）を位置合わせするために駆動装置（２２）によって上部プレート（１８）が移動し、電極ロッド（１９）が傾くと、この動きを、ジョイント（２８）と秤量セル（１４）を介してジンバルフレーム（１３）によって保証することができる。

【0044】

図５は、電極ロッド支持構造体（１６）のための上部プレート（１８）を備えた接続フレーム（９）の斜視図を示す。ここで、斜め上から見ると、互いに直交して配置された両方の水平作動駆動装置（２２）がよく見える。この例では、それらは油圧シリンダである。電極ロッド（１９）のヨーク（２９）上の上部プレート（１８）の中心に、電極ロッド駆動装置（２０）が配置されている。上部プレート（１８）は、連結フレーム（９）の開口部（２１）に係合する。

【0045】

図６は、電極ロッド支持構造体（１６）のための上部プレート（１８）を備えた接続フレーム（９）の断面図を示す。この断面図は、電極ロッド（１９）とその中に配置されたスピンドル（３０）の二重管構造をよく示しており、スピンドル（３０）はスピンドルナット（３１）を介して電極ロッド（１９）の内管の上端に接続されている。この図では、電極ロッド駆動装置（２０）上のヨーク（２９）内にスピンドル（３０）が固定されていることも分かる。

【符号の説明】

【0046】

１ 溶解サイト
２ るつぼ
３ 炉門
４ 垂直柱
５ 駆動装置
６ 車輪
７ 大径旋回リングベアリング
８ レール
９ 接続フレーム
１０ ブラケット
１１ 炉室
１２ 天秤
１３ ジンバルフレーム
１４ 秤量セル
１５ 下部プレート
１６ 電極ロッド支持構造体
１７ 可変長の柱
１８ 上部プレート
１９ 電極ロッド
２０ 電極ロッド駆動装置
２１ 開口部
２２ 駆動装置
２３ ロック要素
２４ 電極
２５ スタブ
２６ 電極ロッドクランプ
２７ ブッシング
２８ ジョイント
２９ ヨーク
３０ スピンドル
３１ スピンドルナット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【国際調査報告】